(57)【要約】【課題】  ウェハを支持体から剥離する際、ウェハの破損を防止できる半導体ウェハの剥離方法を提供する。【解決手段】  支持体２０に第１の貼着材２８を介して貼着された半導体ウェハ３０に対し、半導体ウェハの貼着面と反対側の面に第２の貼着材２６を貼着し、第２の貼着材側を凹状に撓ませて半導体ウェハを支持体から剥離する方法であって、第１の貼着材のヤング率をＥ１、その厚みをｈ１とし、第２の貼着材のヤング率をＥ２、その厚みをｈ２としたとき、Ｅ１×ｈ１>Ｅ２×ｈ２の関係を満たす。【選択図】    図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体に第１の貼着材を介して貼着された半導体ウェハに対し、該半導体ウェハの貼着面と反対側の面に第２の貼着材を貼着し、該第２の貼着材側を凹状に撓ませて前記半導体ウェハを前記支持体から剥離する方法であって、前記第１の貼着材のヤング率をＥ１、その厚みをｈ１とし、前記第２の貼着材のヤング率をＥ２、その厚みをｈ２としたとき、
Ｅ１×ｈ１>Ｅ２×ｈ２
の関係を満たすことを特徴とする半導体ウェハの剥離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェハを保持する支持体からの半導体ウェハの剥離方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、電子機器は広範囲に普及しているが、携帯電話機等にはさらなる小型高機能化が求められており、これら電子機器に搭載される半導体素子（デバイス）もますます小型高機能化が要求されている。又、電子タグ等の極薄デバイスの開発も進んでいる。
そして、デバイスの小型高機能化を図る方法として、デバイスを極薄化して積層する３次元実装モジュールが提唱されている。このモジュールとしては、半導体ウェハの表面に回路を形成した後、裏面を研削してウェハを薄くし（例えば、口径２００ｍｍの半導体ウェハの場合、１００μｍ厚以下）、さらに、研削後の裏面に回路形成するものが想定されている。また、ウェハ表面に回路を形成し、次にウェハ表裏の回路を接続するビアプラグを形成し、裏面を厚み５０μｍ以下に研削した後、裏面に回路形成するモジュールも想定されている（例えば、非特許文献１、２参照）。
【０００３】
ところで、従来から半導体ウェハを薄くするため、ウェハ裏面を研削するバックグラインドが行われているが、ウェハが破損しやすいことから、ウェハを支持体に接着して加工を行うのが一般的である。一方、支持体からウェハを剥離する方法として、支持体とウェハをワックスで接着し、加工後にワックスを加熱軟化させて剥離する方法や、ウェハの縁にスクレーパを押し当てて剥離させる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、ウェハが薄くなるにつれて、上記した剥離方法ではウェハの破損を防止できなくなってきた。このため、支持体とウェハをＵＶ硬化樹脂で接着し、加工後にＵＶ光を照射して樹脂の接着力を弱めてウェハを剥離する技術や、支持体である保持プレートを湾曲させてウェハを剥離させる技術が報告されている（例えば、特許文献２、３参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１１１８２４号公報
【特許文献２】特開２００３−１２９０１１号公報
【特許文献３】特開２００２−７６１０１号公報
【非特許文献１】新エネルギー・産業技術総合開発機構委託事業「超高密度電子ＳＩ技術の研究開発  エネルギー使用合理化技術開発」  Ｈ１４年度成果報告書
【非特許文献２】セミ・ジャパン（SEMI Japan）、「薄型チップ実装の現状」講演予稿集, SEMICON Japan2002, 千葉, ２００２年１２月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１記載の技術の場合、スクレーパ（刃）がウェハとプレートの間の両面テープに入り込んで貼り付き、ウェハをゆがめて破損させる可能性が高い。又、特許文献２記載の技術の場合、ＵＶ硬化前の樹脂の接着力も充分でなく、加工時にウェハが剥離したり、樹脂の種類によってはガスが発生する不具合がある。又、上記特許文献３記載の技術の場合、支持体にウェハが追随して湾曲し、破損する恐れがある。特に、ウェハ厚みが薄くなるとウェハの破損が生じ易くなる。
【０００７】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、ウェハを支持体から剥離する際、ウェハの破損を防止可能な半導体ウェハの剥離方法および剥離装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した目的を達成するために、本発明の半導体ウェハの剥離方法は、支持体に第１の貼着材を介して貼着された半導体ウェハに対し、該半導体ウェハの貼着面と反対側の面に第２の貼着材を貼着し、該第２の貼着材側を凹状に撓ませて前記半導体ウェハを前記支持体から剥離する方法であって、前記第１の貼着材のヤング率をＥ１、その厚みをｈ１とし、前記第２の貼着材のヤング率をＥ２、その厚みをｈ２としたとき、Ｅ１×ｈ１>Ｅ２×ｈ２の関係を満たすことを特徴とする。
このようにすると、ウェハ、第１の貼着材、及び第２の貼着材からなる構造体を曲げた際の応力分布を考えた場合、面方向の応力が０となる中立面がウェハの中心より第１の貼着材側へ移行するため、ウェハの面方向の引張応力が低減し、ウェハの破損が防止される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ウェハを支持体から剥離する際のウェハの破損を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係る半導体ウェハの剥離方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は、半導体ウェハを取扱う態様の一例を示す。この図において、（半導体）ウェハ３０の表面に回路を形成した後、該表面を貼着材（接着剤や両面粘着シート等）２８を介して支持体２０に貼着し、ウェハ裏面に各種処理を施す。支持体２０は、剛性を有する例えばガラス板等からなり、ウェハ３０を補強して破損を防止する。支持体２０は適宜吸着ステージ２２に保持されている。吸着ステージ２２は多孔質のセラミックス等からなり、外部の吸引機構を介して真空吸引することにより、ステージ上の支持体２０の吸着保持および吸着解除を行う。
そして、ウェハ裏面にバックグラインドや回路形成を行った後、ウェハ３０を支持体２０から剥離し、ダイシングを行う。
【００１２】
次に、本発明の実施形態に係る半導体ウェハの剥離方法について、図２〜図４を参照して説明する。
【００１３】
図２は、本実施形態に係る半導体ウェハの剥離を行う手順を示す。まず、所定の剥離装置（例えばテープマウンタ）の吸着ステージ２２上に支持体２０が保持され、次に、ウェハ３０上面に、リングフレーム２４に周縁を支持された円形のダイシングテープ２６が貼着される（図２（ａ））。リングフレーム２４の下面にはコの字状のアーム４が配置され、アーム４が所定の支点を中心に上方に回動することにより、ウェハ３０が上方へ引上げられ、支持体から剥離される。
このとき、ダイシングテープ２６側が凹状に撓み、ダイシングテープ２６、ウェハ３０、及び両面粘着シート２８が一体となって支持体２０から剥離される（図２（ｂ））。なお、通常、両面粘着シート２８は基材フィルムの両面に弱粘着層とＵＶ硬化樹脂層とをそれぞれ備えているが、ＵＶ硬化樹脂層の方が硬質で接着強度が弱い。従って、剥離は支持体２０に面したＵＶ硬化樹脂層側で一般に進行し、ダイシングテープ２６、ウェハ３０、及び両面粘着シート２８が一体となって剥離するものと考えてよい。
【００１４】
ここで、本発明においては、上記第１の貼着材（両面粘着シート２８）のヤング率をＥ１、その厚みをｈ１とし、前記第２の貼着材（ダイシングテープ２６）のヤング率をＥ２、その厚みをｈ２としたとき、
Ｅ１×ｈ１>Ｅ２×ｈ２
の関係を満たすことを必要とする。
【００１５】
この理由について、図３、図４を参照して説明する。図３は、図２（ｂ）の剥離領域の部分拡大図である。図３において、ダイシングテープ２６は基材２６Ａと接着層２６Ｂとを積層してなり、両面粘着シート２８は基材２８Ａの両面にそれぞれ接着層２６Ｂ、２６Ｃとを積層してなっている。そして、ダイシングテープ２６、ウェハ３０、及び両面粘着シート２８がともに上側が凹状になって曲げられている。
【００１６】
ここで、一般的な物体（梁）を曲げたときの断面内応力分布を図４に示す。曲げられた物体は、凹面側が縮み（面方向に圧縮応力が負荷され）、凸面側が伸び（面方向に引張応力が負荷され）るが、物体内部には面方向応力が０の（伸びも縮みもしない）中立面が形成される。又、圧縮応力や引張応力は、物体の表層側に行くほど（中立面から離れるほど）大きくなる。
【００１７】
そして、本発明において、ダイシングテープ２６、ウェハ３０、及び両面粘着シート２８の積層体を多層梁とみなすと、多層梁を曲げたときに生じる中立面の位置ｙ０は下記式１のように表すことができる。
【数１】
2005353859.tif 000003
ここで、添字ｉは、多層梁の各層を示し（例えば、上記図３の場合、層２６Ａがｉ＝１、層２６Ｂがｉ＝２、・・・、層２８Ｃがｉ＝６）、ｎは層の数を示す。又、Ｅｉは各層のヤング率、Ａｉは各層の平面積、ｂ(x)は図３のＳ点から剥離側へ向かう距離（奥行き）、ｈｉは各層の厚み、を示す。
なお、式１の計算に当たり、図３に示す剥離界面Ｒより左側では支持体２０と多層梁とを一体とみなして無視し、Ｒより右側の領域について、構造力学的計算を行う。又、Ｓ点は、剥離前の多層梁の右端位置を示す。
【００１８】
そして、ｎ＝６の場合（図３の場合）、上記式１は、
【数２】
2005353859.tif 000004
のように式変形される。この式２は、各層において（Ｅ×ｈ）で表される物理量同士を加算又は減算してゆくと、圧縮応力と引張応力が釣り合う位置に中立面が存在することを示している。
【００１９】
このことを単純化したモデルを図５に示す。この図において、ウェハの下層を貼着材１、上層を貼着材２とし、貼着材１のヤング率をＥ１、厚みをｈ１とし、貼着材２のヤング率をＥ２、その厚みをｈ２とする。
このとき、中立面の位置は、（Ｅ１×ｈ１）と（Ｅ２×ｈ２）の値の大小によって決まり、Ｅ１×ｈ１＝Ｅ２×ｈ２のとき、中立面はウェハの中心厚に位置する。
一方、Ｅ１×ｈ１>Ｅ２×ｈ２の場合、中立面はウェハの中心厚より貼着材１側に移行し、Ｅ１×ｈ１<Ｅ２×ｈ２の場合、中立面はウェハの中心厚より貼着材２側に移行する。又、中立面より貼着材１側では引張応力が負荷され、中立面より貼着材２側では圧縮応力が負荷され、
【００２０】
ところで、ウェハは、圧縮応力よりも引張応力がかかる方が壊れやすい。従って、中立面を貼着材１側（凸面側）へ移行させることにより、ウェハにかかる引張応力を低減し、ウェハを破損しにくくすることができる。この場合、ウェハの面方向には主として圧縮応力がかかることになるが、圧縮応力はウェハの破損を招き難いので好ましい。
従って、本発明においては、
Ｅ１×ｈ１>Ｅ２×ｈ２      （３）
と規定する。例えば、硬質で厚い貼着材１をウェハと支持体の間に貼付し、比較的軟質又は厚みの薄い貼着材２をウェハの上側に貼付することで、中立面をウェハの下側に移行させることができる。なお、好ましくは、Ｅ１×ｈ１>１．３×Ｅ２×ｈ２とすると、中立面がウェハより外側（凸面側）へ移行するので、ウェハにかかる引張応力を確実に低減することができる。
【００２１】
次に、上記第１の貼着材（半導体ウェハ用貼着シート）の具体例について説明する。第１の貼着材を硬質にするためには、基材として、無機微粒子又は金属微粒子が配合された合成樹脂フィルムを用いることが好ましい。無機微粒子としては、シリコン（Ｓｉ）、セラミックスの微粒子が挙げられる。又、上記無機微粒子や金属微粒子を配合すると、ヤング率が高くなる他、基材の熱膨張係数を小さくし、熱伝導度が高くなるので、温度上昇時のウェハと第１の貼着材との熱膨張率の差を低くし、熱応力の発生を抑制できる。又、基材の熱伝導度が高くなると、支持体とウェハとの間の温度差を低減することができる。
【００２２】
上記第２の貼着材（半導体ウェハ用貼着シート）としては、ポリオレフィン又はポリ塩化ビニルを基材とするものが挙げられ、この基材を用いることで、第２の貼着材を軟質にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】半導体ウェハの取扱い（ハンドリング）の一例を示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係る半導体ウェハの剥離方法を示す工程図である。
【図３】図２（ｂ）の剥離領域の部分拡大図である。
【図４】物体（梁）を曲げたときの断面内応力分布を示す図である。
【図５】図４を単純化したモデルを示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
２０  支持体
２６  第２の貼着材（ダイシングテープ）
２８  第１の貼着材（両面粘着シート）
３０  （半導体）ウェハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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